混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述
1 引言
电力电子技术是研究应用电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门由电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴边缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是[1>：（1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等；
（2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用；
（3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。
电动汽车（EV）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油危机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了DC／DC和DC／AC的全部变换，是实用价值非常高的运用领域[2>。
2 混合动力电动汽车简介
当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。
电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。
2.1 各种类型电动汽车特点及其发展
根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电池电动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。
纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的；
燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命长等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制；
混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。
以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车Prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代Prius，也被称为“新时代丰田混合动力系统统——THS II”（见图1），节能效果可达到100km油耗不足3L。从2004年开始，丰田公司向欧洲市场推出了一款新的Lexus RX型豪
华混合动力轿车。丰田公司计划2012年全部采用汽油电力混合发动机，以提高燃油经济性和降低排放污染。
图1 丰田新一代混合动力电动汽车Prius THSII
2.2 混合动力电动汽车分类及特点
根据按照发动机与电动机的不同组合工作方式方式，混合动力电动汽车主要可以分为3类：串联式、并联式和混联式[3>，基本结构如图2所示。
图2 混合动力电动汽车基本结构
图3所示为不同混合动力类型中电动机与发动机的功率分配情况：
图3 不同工作模式中电动机与发动机的功率分配示意图
在串联式混合动力系统中，由发动机驱动发电机，利用发出的电能由电动机驱动车轮。即，发动机所发出的动能全部要先转换成电能，利用这一电能使车辆行驶。
并联式混合动力系统采用的是发动机与电动机驱动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源是并行的，故称为并联式混合动力系统。
混联式也称串并联式，它可以最大限度地发挥串联式与并联式的各自优点，丰田的Prius系列的混合动力系统采用的就是这种工作方式。工作时，利用动力分配器分配发动机的动力：一方面直接驱动车轮，另一方面自主地控制发电。由于要利用电能驱动电动机，所以与并联式相比，电动机的使用比率增大了。
3 HEV常用的电力电子技术及装置
本文结合丰田新一代混合动力系统THSⅡ，具体研究了电力电子技术在HEV中的应用情况。THSⅡ的整车电气驱动系统（见图4）主要由采用AtkinSon 循环的高效发动机、永磁交流同步电动机、发电机、动力分配装置、高性能镍金属氢化物（NI-MH）电池、控制管理单元以及各相关逆变器和DC-DC变换器等部件组成。高压电源电路、各种逆变器和14V蓄电池用辅助DC-DC变换器组成了功率控制单元（见图5），该单元集成了DSP控制器、驱动和保护电路、直流稳压电容、半导体、绝缘体、传感器、液体冷却回路以及和汽车通信的CAN总线接口。
下面我们主要介绍功率控制单元的结构组成和主要作用[4>[5>。
图4 Prius THSII整车电气系统结构
图5 Prius THSII功率控制单元
3.1 电动机/发电机用逆变器单元
在Prius THS II主驱动系统中，电动机和发电机所用三相电压型逆变器（功率分别为50kW和30kW）被集成在一个模块上（如图6所示，逆变器的电气结构图如图7所示），直流母线最大供电电压被设定为500V。功率器件选用带有反并联续流二极管的商用IGBT（850V/200A），该功率等级的IGBT具有足以承受最大500V
反压的能力，以及其它诸如雪崩击穿、瞬时短路的能力。
图6 电动机和发电机用逆变器集成模块
图7 功率主回路示意图
电动机用逆变器的每个桥臂都是由并联有两个IGBT模块和二极管模块组成，而发电机用逆变器的每个桥臂只包含有一个IGBT模块和二极管模块。每个IGBT芯片的面积为133mm2 (13.7mm×9.7mm)，并且发射极使用了5um厚的铝膜；而每个二极管芯片的面积为90mm2 (8.2mm×11mm)。
目前，电动汽车普遍采用PWM控制的电压型逆变器，这种逆变器具有线路简单、效率高的特点，同时PWM 逆变器呈现出以下几种发展趋势：
（1）通常采用IGBT器件，工作频率高，并减少了低频谐波分量和起动时的电流冲击，当前国外应用的最高开关频率已达20 kHz；
（2）电机额定频率相应提高了，扩大了调速范围，在更好地满足运行要求的同时，减少电机的体积和重量，提高功率比。目前国外电动汽车专用电机的最高额定频率已达500 Hz；
（3）采用DSP为核心的计算机控制系统，能够实现可靠的矢量控制和运算，电机可做到快速恒力矩起动及弱磁高速运行，这种控制系统稳定，电流冲击小，控制效率高。
除了以上传统的PWM 控制技术外，最近出现了谐振直流环节变换器和高频谐振交流环节变换器。采用零电压或零电流开关技术的谐振式变换器具有开关损耗小、电磁干扰小、低噪声、高功率密度和高可靠性等优点，引起研究人员广泛的兴趣。
目前应用于功率变换器的常用电子开关器件主要有GTO、BJT、MOSFET、IGBT和MCT等，由于IGBT集BJT 和MOSFET特点于一体，所具有的高阻抗压控栅极，可明显降低栅极驱动功率，从而可使栅极驱动电路集成化；并且IGBT具有的极短的开关时间，可使系统具有快速响应能力，并减小了开关损耗，降低了噪声，因此IGBT是很好的开关器件。MCT也是一个潜在的选择器件，虽然目前商用的MCT的额定值还有待于提高；但是由于MCT具有低的通导压降，因此随着MCT新型制造工艺的完善和新材料的使用，未来的MCT在电动汽车中将有良好的应用前景。
在THS中，蓄电池组通过逆变器直接与电机和发电机相连（见图8）；而在THS II中，蓄电池组输出的电压首先通过DC-DC升压变换器进行升压操作，然后再与逆变器相连，因此逆变器的直流母线电压从原THS 的202V提升为现在的500V。
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图8 Prius THS与THS II直流供电方式比较[/U>
图9为THS II系统中能量交换示意图，图中发电机的功率为30kW，蓄电池组的瞬时功率为20kW，两者联合起来为50kW的电机提供能量；图中升压变换器的容量也被设计为20kW。
图9 Prius THSII可变压系统电路结构图
这种系统具有如下优点：
（1）由于电机的最大输出功率能力是与直流母线电压成正比的，因此与原THS系统的202V供电工况相比，在不增加驱动电流的情况下，THS II系统中电机在500V供电时，其最大输出功率以及转矩的输出能力是原THS系统的2.5倍；此外相同体积的电机，还能够输出更高的功率；
（2）由于使用了直流母线供电电压可变系统，因此THS II可以根据电动机和发电机的实际需要，自由的调节直流母线供电电压，从而选择最优的供电电压，达到减少逆变器开关损耗以及电动机铜损的节能目的；（3）对于供电电压一定的蓄电池组来说，由于可以通过调整升压变压器的输出电压的方式，来满足电动机和发电机的实际需要，因此从某种程度上讲，可以减少蓄电池的使用数量，降低整车质量。
图9所示的DC-DC升压变换器每个支路都并联有两个IGBT模块和续流二极管模块，其中每个IGBT芯片的面积为225mm2(15mm×15mm)，每个续流二极管芯片的面积为117mm2(13mm×9mm)。图9所示的电路拓扑结构可以在不打断系统的正常工作的情况，保证蓄电池的充电和放电进行瞬间转化。由于DC-DC升压变换器的作用，而使主电容器上的系统电压（System Voltage）不同于蓄电池组的输出电压，从而在保证电动机和发电机高电压工作的同时，而不受蓄电池组低电压输出能力的限制。
通常汽车中各种用电设备由14V蓄电池组供电（额定电压为12V），Prius也选用了14V蓄电池组作为诸如控制计算机、车灯、制动器等车载电气设备的供电电源，而对该蓄电池的充电工作则由直流202V通过一个DC-DC降压变换器来完成的，变换器的电路图如图10所示。变换器的容量为1.4kW（100A/14V），功率器件选用压控型商用MOSFET（500V/20A），每个MOSFET芯片的面积为49mm2 (7mm×7mm)。
图
10 14V蓄电池充电用DC-DC变换器
3.4 其它交流设备用逆变器单元
Prius THSII空调系统使用了电机驱动的空气压缩机，取代了传统的用发动机机械驱动的空气压缩机。为了驱动该空气压缩机用电机，设计了一种小功率逆变器（DC202V，1.6kW）。功率器件选用带有反并联续流二极管的商用IGBT（600V /30A），其中每个IGBT芯片的面积为22.1mm2 (4.7mm ×4.7mm)，每个续流二极管芯片的面积为9mm2 (3mm×3mm)。
4 HEV对电力电子技术的要求
受实际运用条件的限制，要求混合动力电动汽车用电力电子技术及装置应具有成本低、体积小、比功率大、易于安装的特点[6>。除此之外，下面的技术细节需进行重点考虑：
（1）电力电子装置密封问题
各种车用电力电子装置必须要进行有效的密封，以耐受温度和振动的影响，并能防止各种汽车液体的侵入。（2）电磁兼容/电磁干扰（EMC/EMI）问题
混合动力电动汽车是一个相对狭小的空间，里面包含有各种控制芯片和弱电回路，因此在进行车载电力电子装置设计时，为了消除将来的事故隐患，必须要很好的研究并解决EMC/EMI问题。
（3）直流母线电压利用问题
混合动力电动汽车储能系统的电压是可变的，电压的大小取决于汽车实际负载的大小、运行工况（电动还是发电）以及电机是否弱磁运行等等，典型的母线电压波动范围是标称值的-30％～+25％。因此如何在汽车工况频繁变化的情况下，充分利用直流母线电压，成为了控制策略设计者所需要解决的问题。
（4）电力电子装置控制问题
“高开关频率”和“高采样率”目前被普遍应用于混合动力电动汽车的电力电子装置和交流传动系统中，客观上“双高”需要高精度的编码器和解算器，因此这就意味着在电机中出现宽的温度梯度和饱和状态时，如何降低参数敏感度，以满足控制的要求。
5 结束语
本文结合丰田汽车公司的最新一代混合动力电动汽车Prius THSII，综述了电力电子技术在混合电动汽车中的应用情况，提出了需要重点考虑并解决的技术问题。
随着电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展，数字化交流驱动系统在商业化电动汽车中得到广泛应用；而开发研制采用交流电机驱动系统的混合动力电动汽车，已经汽车工业可持续发展的重要途径之一。随着人类对生存环境要求的提高，合理利用能源意识的增强，作为一种污染小和高效率的现代化交通工具，混合动力电动汽车将得到全面的发展和应用。
国家电网与电动汽车，要互补不要喂养 如果不是那一条条橘黄色电源线慵懒地插在车身一旁，摆在特拉华大学理 工学院西北角的那15 辆MINI-E，乍一看会被人误以为是宝马经销商把展台搬 到了大学校园。但熟悉MINI 的的各位邦友肯定都特门儿清，因为除了i3 和 i8，宝马至今木有推出过其他任何量产版的新能源车型，所以这几辆小MINI 显然另有他用。不过小编这里可先要卖个关子，大伙儿不如先猜猜这些市面上 根本见不到的宝马电动车，背后到底牵扯了怎样的商业“机密”呢？ 其实这些MINI-E 正是宝马专门为特拉华大学理工学院的实验项目量身打造 的产品。我们都知道电动车充电，耗的是国家电网的能源。但如果反其道行之，将电动车的多余电量再卖回给国家电网，在技术层面是否可行呢？这想法虽胜 似“无稽之谈”，但恰恰却是特拉华大学谋篇布局的方向，在获得了私营企业财 团的资金支持后，一项名为“电动车对电网”（vehicle-to-grid，简称V2G）的技 术才得以开花结果。按照该项目负责人的描述，这项V2G 技术主要希望通过 不断挖掘电动车电池巨大的储能潜力，帮助地方电力系统进行供需的有效管理。 这项技术经过多年的开发和成熟地孵化后，目前已经能够向全美最大的电网 运营商PJM Interconnection 输送稳定的电流。一位来自特拉华大学海洋科学系、同时也是V2G 技术其中一位缔造者的Willett Kempton 教授在接受记者采访时，笑称“这项技术已经成功把15 辆MINI-E 变成了PJM 电网的一部分。它不仅有 利于整个电力系统的稳定运行，同时还可以趁机为实验室赚些’零花钱’”。 在过去的两年里，来自特拉华大学以及PJM 下属子公司——NRG 能源的研
混合动力汽车发展现状及趋势
混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展, 汽车保有量逐年增加汽车尾气对空气的污染也日益加重, 这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题, 使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用了发动机持续工作时间长, 动力性好的优点, 又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1 国外发展现状
20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产 厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV 的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997 年8 月推出其第一款混合动力 汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus, 同年12 月,推出Toyota Prius（普锐斯）这是世界第一款 大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销 售以来,截止到中Prius 标准型每升汽油可行驶35.5 公里。到2010 年7 月31 日,累计销量已超过268 万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为 丰田Prius 和本田Insight 。在2010年4 月份举 办的北京车展上,共有8 款日系混合动力汽车展出, 其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight 被 认为同级中最省油,本田CR-Z 具有运动风格受到人 们的关注。日本国内对混合动力汽车产业有长期的发展规划,政府大力扶持产业技术发展,出台一系列税收优惠政策及奖励措施,促进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远发展战略。 美国三大汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现产业化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。美国能源部与三大汽车公司于1993 年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。2005年9 月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。2009 年美国混合动力汽车销量达到 29.032 万辆虽然占美国汽车市场份额只有2.8%,但从2005 年起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车2013 年将达到 87.2 万辆,市场占有率将达到5%。 1.2 国内发展现状目前，我国在新能源汽车的自主创新过
混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题,使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用了发动机持续工作时间长,动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1国外发展现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到2010年7月31日,累计销量已超过268万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为丰田Prius和本田Insight。在2010年4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最
其难点在于电力储存技术。 图1- 1大众BlueMotion纯电动汽车 4.燃料电池汽车 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。 图1-4荣威750燃料电池电动汽车 5.氢动力汽车
氢气不含碳，燃烧后不增加大气中温室气体，而且可以通过利用太阳能、风能等可再生能源电解水得到，因此被认为是人类的终极能源。 图1-5长安“氢程”氢动力汽车 6.天然气汽车 天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料 图1- 6宝马AC SCHNITZER GP3.10液化石油气汽车
2.甲醇汽车 甲醇汽车就是以甲醇作为主要燃料的汽车，也能以汽油或汽油-甲醇混合燃料为燃料，是一种甲醇-汽油燃料灵活转换的具有节能环保科技含量的新型汽车，也可以由普通汽车改装而成。 图1-7华普海锋甲醇动力轿车 3.生物燃料汽车 生物燃料(biofuel)泛指由生物质（例如玉米、大豆、秸秆等）组成或萃取的固体、液体或气体燃料，主要包括乙醇、生物柴油和航空生物燃料，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。
图1-8采用了可燃烧生物柴油发动机的瑞典柯尼塞格 （koenigsegg）CCXR汽车 虽然生物燃料属于可再生能源，但是生产生物燃料的农作物也存在污染、粮食安全等诸多问题，目前尚未得到全球性的广泛应用。 三、新能源汽车发展背景分析 1.能源危机 化石能源作为不可再生能源，一直以来以其低廉的经济成本而受到传统汽车产业的青睐，但是通过对石油储量的综合估算，石油可被支配的化石能源的极限，大约为1180~1510亿吨，以2009年世界石油的年开采量计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭，同样，天然气仅可以满足62.8年的开采，也就是说，这些传统经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。这对汽车保有量快速增加的中国来说将是一个严峻的问题。能源的尽头将是什么？没有人想坐以待毙。所以在能源的巨大压力之下，
电动汽车的研究背景及现状 1.研究的背景 汽车的发展引起了地球资源的过大消耗。地球上的能源是有限的，能源紧缺是全人类面临的越来越严重的问题，是一个全球问题，关系到全球的经济与军事安全。我国的能源问题已经成为国民经济发展的战略问题，从国家安全角度出发，石油资源已经和国家安全、经济发展紧密的联系起来，能源的稳定供应是一个国家所关注的重点，也是我国能源安全战略的核心内容。如果继续按照传统的能源动力系统发展下去，将难以持续我国这个泱泱汽车大国的兴起。 汽车在给人们带来便利的同时也污染了环境。汽车尾气的排放引起了城市的温室效应，同时也引起了臭氧层的破坏，形成酸雨等大气环境问题，进而对动植物也产生了很大的危害。面对汽车造成的空气污染，人们可以直接闻到汽车尾气排放的带有刺鼻臭味的燃烧不完全的雾化混合气。随着生活水平的提高，人类对生存环境的要求越来越高，降低汽车的尾气排放的呼声也与日俱增。 面对资源紧缺与环境保护问题，发展电动汽车成为汽车工业发展的主流趋势。 1.1电动汽车的定义和分类 电动汽车是指用车载电源为动力，电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的汽车。电动汽车应具有汽车的性能和属性，但动力线路与原内燃机动力线路不同，又具有电力车辆的基本特征。电动汽车通常被分为蓄电池电动车（Battery Electric Vehicle，BEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）三大类。 1.2电动汽车的早期发展 尽管电动汽车技术目前看来还处于新兴发展时期，但它的产生却早于燃油车，并已经历了多个兴衰周期。以下是主要的时期： 1834年 Thomas Davenport 电动三轮车不可充电的干电池驱动 1881年法国古斯塔夫?特鲁夫电动三轮汽车以铅酸电池为动力 1882年英国人阿顿与培里三轮电动汽车以铅酸电池为动力 1890年美国电动汽车以蓄电池为动力 直到20世纪60年代后，由于能源、环境问题使人们对电动汽车又开始重新重视，世界各国政府与汽车制造商对电动汽车的研究开发均有不同程度的投入。但主要还是在近来十几年中，电动汽车的研究开发进入了高峰期，并在各项技术发展商开始取得了一定的成果和进步。 2.电动汽车在各国的发展现状 近几十年来，世界各国著名的汽车制造商都在加紧研制各类电动汽车，并取得了一定程度的进展和突破。 2.1日本 日本一直以来出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，十分重视电动汽车的研制和开发。以下是日本研制电动汽车的进程： 1976年日本成立电动汽车协会 20世纪80年代本田公司开始研究开发电动汽车 1996年本田推出“PLUS”纯电动汽车 1997年本田的“PLUS”被推向了美国 1997年12月丰田公司推出第一款批量生产的混合动力轿车普锐斯
《新能源汽车技术》课程教学大纲 课程代码:0803515018 课程名称: 新能源汽车技术 英文名称: Technology on clean energy vehicles 总学时: 36 讲课学时: 36 学分:2 适用对象: 18级汽修，汽配 先修课程: 新能源汽车导论、新能源汽车技术、汽车理论、电力电子技术。 一、课程的性质、目的和任务 《新能源汽车技术》课程是车辆工程专业一门重要的专业必修课，涉及新能源汽车的电机、电池及控制方面的知识。通过本课程的教学，要求学生了解和掌握新能源汽车的基本原理、理论和设计，掌握混合动力电动汽车构造，电驱动系统，串联式、并联式和轻度混合动力电驱动的设计方法，能量存储系统，再生制动，燃料电池及其在车辆中的应用，以及燃料电池混合动力电驱动系统设计等，为以后从事汽车及新能源汽车检测、服务、科研等方面工作打下良好的基础。 二、教学基本要求 学完本课程应达到以下基本要求: (1)掌握电动汽车构造，了解电驱动系统组成。 (2)掌握串联式、并联式和轻度混合动力电驱动的设计方法。 (3)掌握能量存储系统，了解车辆再生制动。 (4)掌握燃料电池及其在车辆中的应用，了解燃料电池混合动力电驱动系统设计。 教学内容及要求 共分八章教学内容，对每章内容均要求作了解和掌握。第一章环境影响与现代交通运输的历史 第一章 1.1新能源汽车的概述（定义及分类） 了解新能源汽车的定义与分类； 了解发展新能源汽车的重要意义
1.2新能源汽车的发展 了解国内外新能源汽车的发展现状； 了解我国新能源汽车的发展战略； 熟知新能与汽车的关键技术。 第二章 2.新能源汽车高压与防护 掌握新能源高压系统的结构； 熟知新能源汽车高压隐患部位； 掌握新能源汽车高压安全操作规范。 第三章 3.1储能装置概述 了解电池的类型； 掌握电池的主要性能指标； 知道电动汽车对电池的要求 3.2蓄电池 熟知蓄电池的类型的特点； 了解电池的充电方法； 知道蓄电池的测试内容及方法。 3.3燃料电池 了解燃料电池的发展情况； 了解燃料电池的类型，熟知燃料电池的优缺点； 了解燃料电池的结构原理。 3.4超级电容及飞轮电池 简单了解的太阳电池的发展和应用情况； 掌握超级电容的类型原理和优缺点及应用情况； 了解飞轮电池的原理和应用。 3.5电动汽车能量管理系统 熟悉燃料能量管理系统的功能和组成； 了解纯电动汽车和混合动力汽车的能量管理系系统。 3.6电动汽车能量回收系统 熟悉燃料能量回收系统的方法和类型； 掌握电动汽车能量回收系统的组成； 了解典型的能量回收系统。
混合动力汽车成长现状及趋势 令狐采学 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的位置。本文主要对混合动力汽车成长的必定性，及其我国在成长中存在的一系列问题进行了阐发。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的成长中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的成长,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极年夜的挑战。因此汽车行业不克不及不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重年夜的进展。可是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池自己的污染等问题,使得电动汽车的成长进度和财产化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电念头和帮助动力单位组合作为驱动力，帮助动力单位实际上是一台小型燃料发机或动力发机电组。这样既利用了发念头继续工作时间长,动力性好的优点,又可以阐扬电念头无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的成长前景。 1.国内外成长现状 1.1国外成长现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的
重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款年夜量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到7月31日,累计销量已超出268万辆。目前市场上正热销的两款车型辨别为丰田Prius和本田Insight。在4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight被认为同级中最省油,本田CRZ具有运动气概受到人们的关注。日本国内对混合动力汽车财产有长期的成长规划,政府年夜力搀扶财产技术成长,出台一系列税收优惠政策及奖励办法,增进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远成长战略。 美国三年夜汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现财产化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导位置。美国能源部与三年夜汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。9月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。美国混合动力汽车销量达到29.032万辆虽然占美国汽车市场份额只有 2.8%,但从起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车将达到87.2万辆,市场占有率将达到5%。 1.2国内成长现状 目前，我国在新能源汽车的自主立异过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、机电驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发规划，通过产学研紧密合作，我国混合动力汽车的自主立异取得了一定进展。 形成了具有完全自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽车技术开发体系。混合动力汽车的核心是电池（包含电池管理系统）技术。除此之外，还包含发念头技术、机电控制技术、整车控制技术等，发念头和机电之间动力的转换和衔接也是重点。
纯电动汽车与电网相互关系的研究现状
纯电动汽车与电网相互关系的研究现状 摘要： 随着石油资源的日益枯竭以及人们对城市空气污染的关注,纯电池电动汽车开始受到全 世界的青睐,各国政府和工业界均在加大政策支持力度.可以预计,未来配电网用户端将 接有大量的纯电动汽车电池充电负荷.电动汽车的大规模应用将对城市电网和电力基础 设施产生一定的影响,如局部电网升级、谐波污染等;此外,电动汽车车用电池亦可以作 为分散式储能装置,在电网负荷高峰时,为电网提供容量支持.电动汽车的这一应用被称 为"车辆到电网"."车辆到电网"实现了车用电池和电网的交互作用,将解决以往电能无 法大量储存的困境,实现削峰填谷、稳定可再生间歇式能源电能质量,并提供应急电源. 综述电动汽车与电网交互关系的研究现状,指出虽然该领域是当前的研究热点,但是各 项研究均处于起步阶段,仍有大量的基础研究工作需要展开,如电动汽车电池充电负荷 模型的研究以及车用电池在"车辆到电网"中的模型,等. 关键词:纯电动汽车电力系统电网到车辆车辆到电网 1, 引言 负责把各地人们联系起来的交通运输系统是一个国家经济实力的基本方面。全世界23%二氧化碳排放来源于交通运输业，因此政府和业界开始加大了交通排放对全球气候变化影响的关注。在英国，为了实现苏格兰的气候改变模目标，一个环境保护组织报告称，到2020年前苏格兰道路上的交通工具至少有十分之一是电动车。然而在美国，到2025年之前，在所有登记的车辆中，纯电动汽车的占有量有望达到12%。随着量如此大的纯电动汽车接入电网系统充电，
充电
而不是在加油站增加动力。 2.2 纯电动汽车的市场前景 随着各国政府及汽车制造商对于不断上涨的油价，气候变化和环境保护法规的有效实施的难度的关注，纯电动车汽车得到了长足的发展。几个国家对电动汽车工程作出雄心勃勃的部署使得电动汽车的突破性转机有了迹象。例如，法国计划在2012年之前电动汽车占有100000辆，德国则计划2020年之前占有1000000辆。瑞士国家汽车公司计划2020年之前组装720000辆充电式混合动力车或电动车。在一个五年期里，英国为了支持电动的，混合动力的或者其他更环保的汽车项目，以实现其成为欧洲电动车中心。英国政府已经宣布了10亿英镑的政府支持资金。在此政府计划下，如果汽车驾驶人购买电的或者充电式混合动力的汽车，他们将得到来自政府的接近5000英镑的补贴。这是英国政府未来五年一个25亿英镑计划提升低碳交通的一部分。在苏格兰，一个慈善组织报告指出为了实现2020年至少减排42%这个目标，交通部门要对此作出相当的贡献。到那时候电动汽车要达到29万辆。未了实现这个目标，电动汽车必须达到汽车总量
我国电动汽车进展现状分析 一、新能源汽车和电动汽车的分类 按照我国2009年7月1日正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入治理规则》，新能源汽车是指采纳特不规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料，但采纳新型车载动力装置)，综合车辆的动力操纵和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等。 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的进展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。 新能源汽车和电动汽车的分类关系见下图：
1、纯电动汽车 纯电动汽车是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。纯电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、操纵器和辅助设施六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此纯电动汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速操纵由操纵器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。现在纯电动汽车技术进展差不多相当成熟，国外发达国家和我国都有部分车型投入量产和商业化运营。 纯电动汽车的优点：（1）减少对石油资源的依靠，实现能源利用的多元化。由于电力能够从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。 （2）减少环境污染。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的都市，对人类损害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物
国内外电动汽车发展现状
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国内外电动汽车发展现状 摘要 本文介绍了美国、欧洲及日本等国家和地区电动汽车产业的发展历程，对比我国电动汽车的市场结构、技术研发、产业政策及示范运营状况，指出我国电动汽车产业发展过程中存在政策统筹、核心技术、基础设施建设和产品认可度等方面的不足；对电动汽车相关技术，如电机驱动技术、能量管理系统、锂离子电池技术等的发展现状与趋势等进行了探讨。 0 引言 随着全球金融危机、生态环境恶化与能源、资源枯竭等问题的加剧，大力研究和利用电动汽车相关技术及促进产业发展已成为世界汽车工业竞争的一个新焦点。美国、日本、德国等世界主要汽车制造强国纷纷加入抢占电动汽车技术和市场制高点的行列，我国有关部门及各地政府也积极响应行业趋势，将电动汽车确定为国家7 大战略性新兴产业之一，并先后推出了《节能与电动汽车产业发展规划》、《电动汽车“十二五”专项规划》等规划措施，积极引导和鼓励国内电动汽车产业的发展。在各项政策的推动下，国内汽车企业不断增加对电动汽车及相关零部件的研发投入，在突破电池、电机、电控等关键技术、完善基础设施建设、推动电动汽车产业化等方面取得了长足的进步。 1 国外电动汽车的现状和发展趋势 1.1 全球电动汽车市场现状及趋势 近年来，全球电动汽车市场正以更快的速度成长，电动汽车产销量均有明显提升。2014年全球市场共销售353 522 辆电动汽车，同比增长56.78%；其中，电动乘用车323 864辆，占比91. 61% (电动乘用车指“双80”车，即最高时速80 km/h 以上，同时一次充电续航里程80 km以上)；电动客车及电动专用车29 658 辆，占比8. 39%[1]。美国、欧盟、中国、日本仍然在全球电动汽车市场中位居前列。全球各主要国家电动汽车2014年保有量及2020年预计保有量如表1 所示[2]。美国的通用、福特、特斯拉公司，日本的丰田、日产及本田公司，欧洲的宝马、奔驰、雪铁龙公司等都在电动汽车的研制与开发上呈现出很强的实力。
电动车及混合动力车的现状与展望* 广濑久士 丹下昭二 *日本电动车辆协会供稿(JEVA) 1 前言 汽车开发出来已经有一个多世纪。这期间,经过人们的努力,已经发展成为可以更加快捷、更加舒适地移动的方便的交通工具。然而,近年来汽车排气中的氮氧化物及浮游微粒物质等所引起的大气污染,二氧化碳所引起的地球变暖等被看成是严峻的问题,这就要求采取全球范围的相应对策。此外,作为燃料使用的石油,在2001年初被确认的埋藏量约为一兆桶,据估计可开采年数为42年。可开采年数近20多年来已经增加了30多年。今后,在相当一段时间内,这个可开采年数还会有所增长,但是总有一天要枯竭,这是毫无疑问的。这就意味着以廉价石油作为能源的汽车总有一天会动不了。当前,环境问题被看作更为重要的课题,但是根据石油的现实情况,很好应对将来的能源问题也是很重要的。 电动车(简称EV)及混合动力电动车(简称HEV)这类利用电的车辆,既对大气污染具有优良特性,同时又对地球环境和能源问题也有着优良特性,因此人们对其普及寄予了很大的期望。 2 EV 的特征、现状及开发状况 2.1 EV 的特征 EV 的优点与缺点如下。(1)优点 1利用电池里储存的电能行驶,因此行驶过程完全不排出气体。 o振动和噪音很小,是一种很安静的车辆。?减速时能回收能量,因而效率高。?由于利用电能,不一定必须依靠石油。(2)缺点 1行驶距离短且载重量少等,用途受到限制。 o当今由于产量少、电池价格高等原因,EV 价格也高。?充电需耗费时间(充电时间4~8小时)。 由此可见EV 虽然与内燃机汽车(简称ICEV)相比对环境等方面有优越的一面,但是在价格与使用方便等方面仍存在问题。然而考虑到环境以及能源问题,它应被看作能够对社会作出贡献的一种车辆。2.2 EV 的现状 公路上行驶的EV 的保有量于2001年3月末约为3800辆(其中带发电机的自行车约为2500辆)。从图1的总保有 辆数演变的情况可以看到,1991年之后有增加的趋势,但是从1996年至1999年之间徘徊不前,2000年又变为增加,但总的数量还是很少。不能普及的原因有:与ICEV 相比,一次充电可行驶距离、价格(包括保养费用),充电时间等问题。 这些至今还没有完全得到解决。 图1 日本EV 保有量的变迁 2.3 EV 的开发状况 在日本最早持续地开发和销售EV 的是大发和铃木两个公司。自1990年以来,由于环境问题以及美国加州ZEV 法(零排放车辆法)的推行,日本各汽车制造商一齐开始了EV 的开发。其它变情况见图2。 EV 的性能主要决定于电池的性能,而其可储存的能量有限,因而并不能行驶像ICEV 那样远的距离。但是近年来新型电池得到了开发,EV 的性能得以飞跃地提高。表1列出的1997年以来出现的EV,是装载有取代传统的铅电池的镍氢电池或锂离子电池的新一代的EV,而被称为第二代EV 。其行驶距离在市区内超过200公里。在轻型汽车方面,1997年铃木、大发出售装载有交流电动机的轻型EV 。这些车的性能有了很大的提高,至此过去的不少问题得以缓解。 3 EV 普及的措施 3.1 EV 普及领域的设想 估计今后,EV 与I CEV 的价格差也难以克服,因此预计主要是在新的普及领域里使用。也即随ITS (智能交通系统)技术的成熟,成为担当都市及地域性交通系统的一个侧翼的模式:简易代步车、家庭第二辆车、老人用车等。在这些方面的应用预计会有所进展。 其次,国家、地方公共团体、公益企事业单位等历来的 2003年(第25卷)第2期 汽 车 工 程 Automotive Engineer ing 2003(Vol.25)No.2
（1）满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》、《电动汽车充电设施建设典型设计》中对交流充电装置技术指标的要求； （2）交流充电桩采用单桩单充式结构，每个充电接口提供AC220V/7kW的交流供电能力； （3）具备对充电桩运行状态的综合测控保护能力如运行状态监测、故障状态监测、充电计量和充电过程的联动控制、短路保护、过流保护等； （4）设置指示灯、数码管显示器或触摸屏，显示运行状态； （5）设置急停开关、操作按键等必需的操作接口； （6）预留交流三相四线电子式多功能电能表的表位，进行交流充电计量； （7）设置刷卡机，支持IC卡付费方式，并配置打印机，提供票据打印功能； （8）具备过/欠压报警、充电接口的连接状态判断、联锁等功能； （9）提供完善的通讯功能，采用GPRS及以太网接口，可根据需要上传交流充电桩的运行状态参数，接受远程控制命令。 应遵循的主要标准 电动汽车技术标准： GB/T 18487.1-2001《电动车辆传导充电系统一般要求》 GB/T 18487.2-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求》 GB/T 18487.3-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站）》 GB/T 20234-2006《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》 电气技术标准： GB/T 17215.322-2008《静止式有功电能表 0.2S 级和 0.5S 级》 GB 17625.2-2007《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》 GB 17625.3-2000《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》 DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》 GJB 3855-1999《智能充电机通用规范》 国家电网公司标准： Q/GDW 399-2009《电动汽车交流供电装置电气接口规范》 Q/GDW 400-2009《电动汽车充放电计费装置技术规范》
新能源汽车设计论文 学院：机械工程及自动化 班级：2012级车辆二班 作者：林湘龙 学号：021200716 教师：林歆悠 成绩： 2015年06月20日
浅谈电动汽车与电网 引言： 随着全球石油资源问题的凸显，越来越多的人选择购买电动汽车或者插电式混动动力汽车。研究显示，2020年，在欧、美、日、韩及中国，新能源汽车年产量预计占乘用车总量的9%-20%。巨大的电动车数量与用电需求对于电网来说是史无前例的挑战，同时，电动汽车的使用也将给电网带来前所未有的机遇。 到目前为止，电动汽车的充电模式主要有以下四种：1）VOG模式（单向无序电能供给），在此模式下，电动汽车接入电网即可立即充电；（2）TC--Timedcharging模式（单向有序电能供给），在此模式下，电动汽车可以在给定的时刻开始充电；（3）V1G模式（电动汽车充电受电网控制），在此模式下，电动汽车可以与电网进行实时通信，优化充电安排、提高电网效率，在电网允许时刻进行充电，弊端是不能向电网反馈送电；（4）V2G模式（双向有序电能供给），在此模式下，电动汽车可以作为电能存储设备、备用电源设备等，与电网的能量管理系统通信并受其控制，实现电动汽车与电网间的能量转换（充、放电）。 我们应该用辩证的眼光看待电动汽车充电的利弊，一方面，如果合理利用和控制电动汽车充电，便可使其削峰填谷的作用得到充分发挥，给电网负荷带来积极的调节；另一方面，它给电力系统带来的负面影响同样不容小觑，其中主要体现在以下几个方面：无计划的临时性快充对电网产生短时性负荷冲击；电动汽车通过逆变向电网供电，不可避免给电网带来反向潮流、电压变化、电能质量问题和无功功率平衡问题；给电网的规划和调度运行带来新的问题，尤其是配电网规划和运行等。 一、挑战 可以预计,未来配电网用户端将接有大量的纯电动汽车电池充电负荷。电动汽车的大规模应用将对城市电网和电力基础设施产生一定的影响,如局部电网升级、谐波污染等。 1.充电负荷对电网的影响。 如果电动汽车使用者在电网用电高峰时对电动汽车蓄电池充电，不但不能对电网负荷起负荷调整作用，反而增加电网负荷，对电网造成不利影响，所以在电动汽车普及过程中应对电动汽车使用者进行正确引导。 来自中国电力新闻网的最新消息。2015年2月，我国人均发电装机历史性突破1千瓦。此前，我国总装机容量和总用电量均超过美国位居世界第一。 相关数据显示，发达国家人均装机容量在2千瓦左右，美国更是超过3千瓦。 人均用电量方面，2012年美国达到12941千瓦时，是我们的3.5倍。日本、法国等国家人均用电量均在7000千瓦时以上，接近我国2倍。 换句话说，目前我国汽车保有量约为1亿辆，假设到2030年时我国汽车保有量为3亿辆，而电动汽车为6000万辆，占其中的五分之一，每辆电动汽车充电功率为10千瓦，极端情况下同时充电,则总充电功率将达到6亿千瓦，将占2030年时电网装机总容量24亿千瓦的1/4,如果不对此加以协调并采用相关技术手段有效控制，而无序地同时充电的话，将会出现“峰上加峰”的情况，从而增大电网调峰难度，加大输配电网建设的压力，降低发电机组和电网的运行效率。因此，在智能电网建设过程中，我们应把对电动汽车充放电运行模式的研究作为一项工作重点，充分利用电动汽车作为时间上可平移负
混合动力汽车课程教学设计 一、任务引入 （时间： 5分钟） 【知识回顾】 1、纯电动汽车的概念？ 2、纯电动汽车的优缺点分析？ 3、纯电动汽车的主要组成及各组成部分的结构类型？ 4、目前市场上有哪些纯电动车型？ 【任务分析】 混合动力汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型。目前，最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆，俗称“油——电混合动力汽车”。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或者柴油燃油箱，为汽油机或者柴油机提供能量，另一个是能够充电的储能装置，可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等，他们为电动机提供电能推动车辆，在必要时还可以吸收发动机多余能量和制动能量转换过来的电能。 【目标要求】 1.了解混合动力汽车的分类 2.掌握混合动力汽车的结构与原理 3.掌握混合动力汽车动力系统的选择 【教学活动设计】 教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，
感知实物。 二、知识准备 （时间：60分钟） 【相关知识】 1.导入新课 混合动力汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型。目前，最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆，俗称“油——电混合动力汽车”。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或者柴油燃油箱，为汽油机或者柴油机提供能量，另一个是能够充电的储能装置，可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等，他们为电动机提供电能推动车辆，在必要时还可以吸收发动机多余能量和制动能量转换过来的电能。下面我们一起进入混合动力汽车的学习。 2.讲授新知识 引导问题 1：什么样的车可称为混合动力汽车呢？ 教学开展：通过课件展示几款混合动力汽车的图片，总结归纳纯电汽车的概念。可设置互动，有学生从教材上找出概念并总结回答 一、混合动力汽车的概念 1、广义：混合动力汽车通常是指由两种以上不同动力源驱动的汽车； 例如：油电混合动力汽车、气电混合动力汽车。目前天然气汽车通常也是油气混合动力的一种。（目前新能源汽车主要介绍油电混合动力汽车） 2、狭义：混合动力电动汽车（Hybrid Electrical Vehicle，简称HEV）：指同时装备两种动力来源——热动力
国内电动汽车发展现状分析 经过10多年的努力，我国电动汽车自主创新取得了重要突破，自主开发的产品开始批量化进入市场，发展环境逐步改善，产业发展具备了较好基础，具有了加快发展的有利条件和比较优势。 自主创新取得重大突破，形成了较强产品开发能力 我国政府着眼长远，超前部署，长期以来积极组织开展电动汽车的自主创新。“九五”期间，电动汽车列入国家重大科技产业工程。“十五”、“十一五”期间电动汽车列入国家863计划。在自主创新过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发布局，通过产学研紧密合作，我国电动汽车自主创新取得了重大进展。 电动汽车的核心是动力系统电气化。我国电动汽车开发高起点起步，围绕重点目标和核心技术，建立起了纯电动、混合动力和燃料电池三类汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系，取得了一系列突破性成果，为整车开发奠定了坚实的基础。自2002~2008年，我国在电动汽车领域已获得专利1796项，其中发明专利达940项。 我国自主研制出容量为6Ah-100Ah的镍氢和锂离子动力电池系列产品，能量密度和功率密度接近国际水平，同时突破了安全技术瓶颈，在世界上首次规模应用于城市公交大客车；自主开发的200kW以下永磁无刷电机、交流异步电机和开关磁阻电机，电机重量比功率超过 1300w/kg，电机系统最高效率达到93％；自主开发的燃料电池发动机技术先进，效率超过50%，成为世界上少数几个掌握车用百千瓦级燃料电池发动机研发、制造以及测试技术的国家之一。 混合动力汽车在系统集成、可靠性、节油性能等方面进步显著，不
《电力可持续发展圆桌会议》系列之五 “电动汽车与电网融合”促进能源结构低碳转型 自然资源保护协会（NRDC）总结整理 2016年4月 中国政府出台了一系列政策法规以加速能源结构的低碳转型。电力体制改革不断深化，可再生能源和新能源汽车产业也正在蓬勃发展。目前电网在大规模消纳可再生能源尤其是间歇性的风电和光伏发电时面临诸多困难。同时，在中国仍以化石能源作为主要电力供应的情况下，电动汽车对改善空气质量和应对气候变化的贡献受到限制。此外，大规模电动汽车的无序充电（尤其在峰荷时段充电）模式将威胁到电网可靠性、加剧电网峰谷差、增加地区发电边 际成本。一个有效的途径是 将电动汽车与其它需求响 应资源有机结合，利用有序 充电和V2G技术，并使用清 洁能源作为电力供应，帮助 电网平滑负荷曲线、改善运 行和效率、消纳更多可再生 能源。在近日发布的“十三 五”规划纲要中明确提出 了“构建智慧能源系统需 要适应分布式能源发展、用 户多元化需求，优化电力需 求侧管理，加快智能电网建 设，提高电网与发电侧、需求侧交互响应能力”并将储能与分布式能源和新能源汽车作为战略性新兴产业发展。在此背景下，NRDC与WWF共同举办电力可持续发展圆桌会议平台第五次活动，探讨和展望电动汽车作为电网资源参与需求响应、促进可再生能源并网的试点经验和发展潜力。 总结展望 1. 议题介绍 本次研讨会着眼于电动汽车在可再生能源发展和电力改革中能够扮演的角色。第一，高比例可持续可再生能源发展道路是未来的必然趋势，为了平衡大规模可再生能源的间歇性，电力系统需要更灵活的资源，电动汽车作为一种需求侧资源，对于电力系统而言是一种低成本资源，甚至是低成本的储能资源，将为消纳大规模可再生能源提供非常大 的帮助。第二， 电力改革一个 核心的任务就 是建立竞争性 的电力市场，电 动汽车和基于
电动汽车充放电对配电网造成的影响分析 发表时间：2018-06-04T10:58:35.887Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：安郁滨[导读] 摘要：现如今，能源紧缺现象在不断加剧，新型电力能源作为我国汽车行业的必备能源，在电动汽车广泛的应用过程中，并网将对电力系统规划与运转带来巨大的影响。 （国网青岛供电公司 266002） 摘要：现如今，能源紧缺现象在不断加剧，新型电力能源作为我国汽车行业的必备能源，在电动汽车广泛的应用过程中，并网将对电力系统规划与运转带来巨大的影响。本文首先对电动汽车充放电系统接入电网分析；然后从电网谐波、电网电压暂降、三相不平衡三个方面出发，论述电动汽车充放电系统并网对配电网的影响并提出相应对策。 关键词：电动汽车；电力系统；充放电模型；V2G 1 电动汽车充放电系统接入电网分析 电动汽车充电站是通过整车充电模式为电动汽车提供电能补给的站点，站内通常装备多台直流充电机和交流充电桩。根据建设地点的不同，充电站可分为平面充电站和立体充电站。平面充电站由于占地面积较大，一般建于地势相对开阔的场所；而立体充电站由于占地面积小、空间利用率高，通常建在人口密集的住宅区、商业区或立体停车库。充电站主要由充电设备、配网自动化设备、计费装置、视频及环境装置组成。其中整车直流充电机主要由计量单元、功率单元、充电插座、控制单元、读卡装置及人机交互界面等组成。一个完备的充电站包括充电系统、供电系统、监控系统及相应的配套设施。电动汽车充电设施可通过两种形式接入电网，分别为分散式充电站和集中式充电桩。若为分散式充电站，在允许接入的情况下，可就近接入电网获得电源。充电站可以分专变接入和专线接入，专变接入指的是将来自电网的高压电降压后直接供给充电站，专线接入则专门架设一条供电线路给电动汽车充电站使用，充电站内需提供一定规格的配电变压器作为充电站工作源。 电动汽车的迅速发展和批量接入电网，会给电网的安全经济运行和电能质量保障带来新的挑战，主要体现在线路过载、变压器过载、电压暂降、谐波污染、三相不平衡等方面。具体而言，首先会给充电设施附近用户的电能质量造成不利影响，导致部分家用电器不可用，影响当地居民日常生活。其次，大型充电站的建立，必须考虑到区域内配电网现有容量是否能够满足新建充电站的要求，如不能则要提前对配电网的容量进行升级。 2 电动汽车充放电系统对电网谐波的影响 2.1 产生原因及危害 谐波的含义可以理解为频率为基波整数倍的正弦波电压或电流。V2G充电站谐波产生的原因在于充电系统内部的非线性电力电子设备，产生谐波的主要环节是PWM整流环节。充放电系统产生的谐波对电网的主要危害体现在以下几个方面：（1）使电网中的器件增加了不必要的损耗，降低了输配电设备的效率。同时，会导致电流、电压波形畸变，降低功率因数。（2）影响电气设备的正常运行。如使电机零件之间摩擦产生过电压，机械振动严重，电机使用寿命大大缩短；使变压器局部温升过高，电缆消耗加速。 （3）影响自动保护装置的正常工作，造成电气测量仪表不准确。充电设施规模越大，所产生的谐波也就越多，最终将导致电网电能质量严重下降，影响电网中电气设备的正常运行。 2.2 充放电系统的谐波检测与控制方法 可采用基于广义瞬时无功功率理论的p-q检测法，检测产生无功功率的谐波电流分量。该方法适用于非正弦、非对称三相电路各种电流的检测，包括广义的三相瞬时无功电流、三相基波不对称及高次谐波瞬时电流等。针对充放电系统带来的谐波污染等问题，可以总结出以下解决方法： （1）严格按照与谐波相关的国家标准，加强对谐波的管理，从总体上平衡供电系统谐波水平。（2）增加换流装置的相数。分析表明，充放电系统的大部分谐波来自于换流装置，增大换流装置的相数，可以大幅减小谐波电流的有效值。 （3）增设无功补偿装置，加强系统承受谐波的能力。 3 电动汽车充放电系统对电网电压暂降的影响 3.1 产生原因及危害 电压暂降是指供电电压有效值在短时间内突然下降又回升恢复的现象，在电网中这种现象的持续时间大多为0.5～1.5 s。电压暂降的时间过长，会导致设备非正常停机，可能带来巨额损失。目前市面上已经有治理电压暂降的相关设备保护产品。充放电系统造成的电压暂降所产生的危害主要体现在以下几个方面： （1）影响电子类设备的正常工作。不完全相同的两种电子设备对电压降落区间的敏感程度不同，电压暂降所造成的危害与设备自身的特征以及用户的要求都有关。 （2）工业和居住建筑中常用的电气器件，如DDC控制器、继电器等设备对电压暂降都极其敏感。此外，电压暂降对大型机场行李分拣系统、大型物流集散中心货物分拣系统等设备的影响也不可小觑。（3）当电压下降到额定值的70%及以下且持续时间大于1个周波时，用户侧就会由于接触器脱扣发生大面积停电，而对于普通居民用户和企事业单位，突然停电造成的损失难以估量。 3.2 充放电系统造成的电压暂降问题的检测与控制方法 对于电压暂降的检测，关键在于对电压包络的实时检测和提取要避开电流不对称及谐波含量对检测的影响，从而准确计算出暂降的幅值、起始时刻、相角跳变等参数。电压暂降可采用改进的ud-uq法进行检测，在提取直流分量时，用数学形态滤波器代替传统的低通滤波器效果更佳，在检测暂降信号的同时提取出电压包络信号。对充放电系统造成的电网电压波动的控制对策如下：（1）利用EVCS并联补偿电压暂降，改善全网电压分布。（2）采用串联电压补偿法，以提高电压暂降时的电能利用率。（3）只使用小容量的DVR补偿内部电压暂降。